Question

直接氧化法制备混凝剂聚合硫酸铁[Fe₂（OH）_n（SO₄） 

3-n

2

]_m（n＞2，m≤10）的实验流程如下：

已知：盐基度=n

n(OH-)

3n(Fe)

×100%．式中n（OH^-）、n（Fe）分别表示PFS中OH^-和Fe³⁺的物质的量．所得产品若要用于饮用水处理，需达到盐基度指标为 8.0%～16.0%．
（1）实验加入硫酸的作用是

 

．取样分析Fe²⁺浓度，其目的是

 

．
（2）用pH试纸测定溶液pH的操作方法为

 

．若溶液的pH偏小，将导致聚合硫酸铁中铁的质量分数

 

．（填“偏高”、“偏低”、“无影响”）
（3）氧化时控制反应温度为50～60℃的原因是

 

．
（4）聚合反应的原理为m[Fe₂（OH）_n（SO₄） _3-n/2]?[Fe₂（OH）_n（SO₄） _3-n/2]_m，则水解反应的化学方程式为

 

．
（5）产品盐基度的测定方法：
Ⅰ称取m g固体试样，置于400mL聚乙烯烧杯中，加入25mL盐酸标准溶液，再加20mL煮沸后冷却的蒸馏水，摇匀，盖上表面皿．
Ⅱ室温下放置10min，再加入10mL氟化钾溶液，摇匀，掩蔽Fe³⁺，形成白色沉淀．
Ⅲ加入5滴酚酞指示剂，立即用物质的量浓度为c mol?L^-1的氢氧化钠标准液滴定至终点，消耗体积为VmL．
Ⅳ向聚乙烯烧杯中，加入25mL盐酸标准溶液，再加20mL煮沸后冷却的蒸馏水，摇匀，盖上表面皿．然后重复Ⅱ、Ⅲ做空白试验，消耗氢氧化钠标准液的体积为V₀mL．
①达到滴定终点的现象为

 

．
②已知试样中Fe³⁺的质量分数为w₁，则该试样的盐基度（w）的计算表达式为

 

．

Answer 1

考点：制备实验方案的设计,测定溶液pH的方法,探究物质的组成或测量物质的含量

专题：实验题

分析：（1）Fe²⁺易水解，加入硫酸可以防止水解．取样分析Fe²⁺浓度，是定量分析，其目的是确定氧化Fe²⁺所需H₂O₂的量；
（2）pH试纸的操作方法是将小片pH试纸放在点滴板（或表面皿）上，用玻璃棒沾取少量待测液滴在试纸上，迅速与标准比色卡对照．若溶液的pH偏小，说明Fe²⁺有部分水解了，将导致聚合硫酸铁中铁的质量分数偏低．
（3）温度对化学反应速率有影响，另外H₂O₂会受热分解．故氧化时控制反应温度为50～60℃的原因是温度过低，反应太慢；温度过高，H₂O₂分解加快，导致氧化剂用量增加．
（4）水解的原理是Fe²⁺结合水中的OH^-；
（5）①酚酞与碱会变红，故达到滴定终点的现象为加入最后一滴NaOH标准液，烧杯中液体颜色恰好为浅红色，且30s内不变色．
②已知：盐基度=

n(OH-)

3n(Fe)

×100%．式中n（OH^-）、n（Fe）分别表示PFS中OH^-和Fe³⁺的物质的量．通过化学式的计算；

解答： 解：（1）Fe²⁺易水解，实验加入硫酸的作用是防止亚铁离子水解．取样分析Fe²⁺浓度，是定量分析，其目的是确定氧化Fe²⁺所需H₂O₂的量．
故答案为：抑制Fe²⁺水解，确定氧化Fe²⁺所需H₂O₂的量；
（2）依据pH试纸的操作方法分析：将小片pH试纸放在点滴板（或表面皿）上，用玻璃棒沾取少量待测液滴在试纸上，迅速与标准比色卡对照．若溶液的pH偏小，说明Fe²⁺有部分水解了，将导致聚合硫酸铁中铁的质量分数偏低；
故答案为：将小片pH试纸放在点滴板（或表面皿）上，用玻璃棒沾取少量待测液滴在试纸上，迅速与标准比色卡对照； 偏低；
（3）温度对化学反应速率有影响，另外H₂O₂会受热分解．故氧化时控制反应温度为50～60℃的原因是温度过低，反应太慢；温度过高，H₂O₂分解加快，导致氧化剂用量增加；
故答案为：温度过低，反应太慢；温度过高，H₂O₂分解加快，导致氧化剂用量增加；
（4）水解的原理是Fe²⁺结合水中的OH^-，反应的方程式为：Fe₂（SO₄）₃+nH₂O?Fe₂（OH）_n（SO₄） _3-n/2+

n

2

H₂SO₄；
故答案为：Fe₂（SO₄）₃+nH₂O?Fe₂（OH）_n（SO₄） _3-n/2+

n

2

H₂SO₄；
（5）①酚酞与碱会变红，故达到滴定终点的现象为：加入最后一滴NaOH标准液，烧杯中液体颜色恰好为浅红色，且30s内不变色；
故答案为：加入最后一滴NaOH标准液，烧杯中液体颜色恰好为浅红色，且30s内不变色；
②已知：盐基度=

n(OH-)

3n(Fe)

×100%．式中n（OH^-）、n（Fe）分别表示PFS中OH^-和Fe³⁺的物质的量．通过化学式的计算，w=

(V0-V)c×10-3

3× mW1 56

×100%=

56(V0-V)c×10-3

3mW1

×100%；
故答案为：

56(V0-V)c×10-3

3mW1

×100%．

点评：本题 查了盐类的水解、pH试纸的使用、方程式的书写、物质的量的相关计算，主要是流程分析判断，物质性质的理解应用，掌握基础是关键，题目难度中等．